Elektroda.pl
Elektroda.pl
X
PCBwayPCBway
Proszę, dodaj wyjątek dla www.elektroda.pl do Adblock.
Dzięki temu, że oglądasz reklamy, wspierasz portal i użytkowników.

Przetwornica 60V > +350V -150V - jaka stabilizacja?

05 Sty 2014 13:11 6177 18
  • Poziom 20  
    Witam.

    Mam pewny problem do rozwiązania, a nie jestem jakimś zaawansowanym elektronikiem i w zwiazku z tym mam nadzieję, że pomożecie koledzy.
    Potrzebuję zrobić moduł zasilający, który zastąpi TYPE 127 firmy tektronix (preamplifier power supply). Ogólnie jest to jeden z modułów oscyloskopu lampowego w który wkłada się wymienne wsuwki o różnych możliwościach. W moim przypadku mam zrobić coś zastępczego na TYPE 127.

    Z dokumentacji i pomiarów wynika, że potrzebuję 4 napięcia zasilające:

    Cytat:
    +350V +/-10mV (20-50mA)
    +225V +/-10mV (20-60mA)
    +100V +/-10mV (20-60mA)
    -150V +/-5mV (20-60mA)


    Jeśli chodzi o prądy to robiłem pomiary i w trakcje nagrzewania się lamp prąd się zmieniał dlatego podałem zakres. Myślałem nad 3 przetwornicami step-up i jednej odwracającej. Wszystko zasilane z transformatora na którym mam do dyspozycji 2 uzwojenia po 22V i jakieś inne uzwojenia, ale skupiłem się na tylko na tych bo za mostkiem Graetza dadzą mi ok. 30 lub 60V w zależności od połączenia. No w każdym bądź razie wiem jak wygląda topologia przetwornic itd, natomiast nie budowałem nigdy przetwornicy z gdzie będzie potrzebna taka stabilizacja napięć wyjściowych. Stąd pytanie...

    Jak to najlepiej zrobić? Przykładowy jeden z wielu schematów dostępny w sieci:

    Przetwornica 60V > +350V -150V - jaka stabilizacja?

    Czy takie rozwiązanie da mi wymaganą stabilizację?
    Jaki powinien być kondensator na wyjściu?
    A może w ogóle pomysł jest słaby...

    No i kwestia napięcia -150V, w którym będzie inny rodzaj przetwornicy.
    Czy da się w ten sam sposób rozwiązać regulację napięcia (po „odwróceniu“ sygnału), czy istnieje jakieś inne lepsze rozwiązanie?

    I właściwie po co jest LM393A (U1) w tym przypadku?

    Chciałbym sam do wszystkeigo dojść, ale ze względu na bardzo ograniczony czas muszę się wspomóc Elektrodowiczami. Oczywiście nie wymagam, żeby ktokolwiek coś za mnie robił, tylko dał jakieś rady lub pomysły i wskazał błędy.

    Pozdrawiam.
  • PCBwayPCBway
  • Poziom 43  
    Cytat:
    Mam pewny problem do rozwiązania, a nie jestem jakimś zaawansowanym elektronikiem i w związku z tym mam nadzieję, że pomożecie koledzy.

    Masz schemat oryginalnego układu Tektronix'a? zacznij od przeanalizowania, oni mieli naprawdę dobrych inżynierów i stosowali rozwiązania o najlepszych parametrach, np. przetwornice rezonansowe, ze schematu można by wywnioskować z czym walczyli najbardziej.

    Skoro to do zasilanie przedwzmacniaczy lampowych, mogą być wymagane małe tętnienia na wyjściu.

    Cytat:
    +350V +/-10mV (20-50mA)
    +225V +/-10mV (20-60mA)
    +100V +/-10mV (20-60mA)
    -150V +/-5mV (20-60mA)

    Skąd te +/-10mV to dokładność czy tętnienia?

    Cytat:
    Jak to najlepiej zrobić?
    Na razie nie wiemy jak zdefiniować "najlepiej", jeśli chodzi i najlepsze parametry stabilizacji to przetwornica rezonansowa ze stabilizatorami liniowymi na końcu.
    Jeśli najprościej to flyback na jednym rdzeniu, ze wspólną stabilizacją(gorsze pozostałe parametry).
    Cytat:
    Przykładowy jeden z wielu schematów dostępny w sieci:
    Słaby
    Cytat:
    I właściwie po co jest LM393A (U1) w tym przypadku?
    Najbardziej prymitywny sposób stabilizacji, załączanie i wyłączanie przetwornicy.
  • PCBwayPCBway
  • Poziom 20  
    jarek_lnx napisał:

    Masz schemat oryginalnego układu Tektronix'a? zacznij od przeanalizowania, oni mieli naprawdę dobrych inżynierów i stosowali rozwiązania o najlepszych parametrach, np. przetwornice rezonansowe, ze schematu można by wywnioskować z czym walczyli najbardziej.

    Skoro to do zasilanie przedwzmacniaczy lampowych, mogą być wymagane małe tętnienia na wyjściu.


    Mam ten schemat, mogę wrzucić, natomiast nie mam takiej wiedzy, żeby przealanizować samodzielnie.

    jarek_lnx napisał:

    Skąd te +/-10mV to dokładność czy tętnienia?


    W sumie to tyle wyczytałem z instrukcji użytkowania.
    [/quote]

    Cytat:
    Najbardziej prymitywny sposób stabilizacji, załączanie i wyłączanie przetwornicy.


    Prymitywny, ale prosty. Jakie tętnienia czy wahania napięcia da?
    W sumie nie zależy mi, żeby napięcia były aż tak dokładne w tej chwili.

    Schemat tektonixa:

    Przetwornica 60V > +350V -150V - jaka stabilizacja?
  • Poziom 43  
    Schemat to cztery stabilizatory liniowe, nic skomplikowanego, jedyny problem może być taki że przetwornica będzie generowała zakłócenia których zasilacz liniowy nie generował.

    Cytat:
    Prymitywny, ale prosty. Jakie tętnienia czy wahania napięcia da?
    Trudno przewidzieć, ale ponieważ układ będzie pracował z na przemian z pełną mocą, albo będzie wyłączony, marne szanse na dobrą stabilizację,


    Cytat:
    W sumie nie zależy mi, żeby napięcia były aż tak dokładne w tej chwili.
    Fakt od czegoś trzeba zacząć. Sprawdź jeszcze jak to jest z żarzeniami, jest pięć uzwojeń, jedno jest na potencjale 350V - użyte lokalnie, wiec nie potrzebne, dwa połączone jeną nóżka do masy (więc łatwo zasilić), ale dwa są na potencjale 100V, jest odnośnik do hester wiring diagram, trzeba zajrzeć i sprawdzić dlaczego tak jest, jeśli nie da się tego zmienić trzeba będzie dodatkowej przetwornicy izolowanej na 6,3V

    Co do sterownika przetwornicy, nie zalecał bym konstrukcji na 555, bo trudno do niego dorobić prosty układ stabilizacji o dobrych parametrach, lepiej użyć jakiegoś uniwersalnego kontrolera PWM np TL494, choć stosując jakiś bardziej wyspecjalizowany kontroler można uzyskać prostszy schemat.
  • Poziom 20  
    Jeśli chodzi o stabilizatory liniowe to oczywiście nie mam jak ich zrobić bo nie mam odpowiedniego transformatora z takimi odczepami. Chyba, że można tworzyć takie hybrydy: przetwornica impulsowa na wyższe napięcie, a później stabilizatory liniowe. Zakładając, że zapas napięcia będzie nawet ok 20V to przy takich prądach starty będą w okolicach 1-2W na elementach wykonawczych stabilizatorów liniowych, więc nawet radiatory niepotrzebne.

    Natomiast pobór prądu będzie zawsze w granicach mniej więcej takich jak napisałem, gdyż urządzenie jest wyłączane przed zmianą tych wsuwek, w związku z tym obciążenie jest przez cały czas. W zasadzie to stan ustalony jak już lampy się rozgrzeją odpowiada wyższym wartością prądu (trochę poniżej tych co podałem w 1 poście). Tak jak powiedziałeś byłoby gdyby zmieniać te moduły wyciągając je w trakcje pracy urządzenia. A poza tym zawsze można zrobić na stałe jakieś obciążenie na wyjściu, ale to trochę bez sensu bo sprawność spadnie...

    Niżej dorzucam schemat HEATER WIRING DIAGRAM
    Interesujący fragment w lewym górnym rogu

    Przetwornica 60V > +350V -150V - jaka stabilizacja?


    Elementy V687 i V697 - tuby elektronowe (w moim tłumaczeniu) [Electron Tubes]
  • Poziom 43  
    Nie o to chodziło.
    Koledze chodziło o żarzenie idące do D742A/B.
    I takie moje pytanie: skoro to jest do oscyloskopu lampowego to dlaczego w ogóle chcesz go użyć? Jest aż taki dobry?
    A jeżeli już chcesz go użyć to czy nie chcesz zachować oryginalności i tego modułu? Dało by się go odtworzyć przy użyciu łatwo dostępnych lamp* (telewizyjnych).
    A co do dokładności to ten oryginalny układ na pewno nie daje dokładności na poziomie +/-10mV. Tak więc na 99% chodzi o tętnienia.

    *lamp elektronowych, czyli tych Twoich "tub elektronowych" [Electron Tubes] :D
  • Poziom 20  
    Aha. No to jeszcze dodam, że ten układ ma być przeznaczony do zasilania tylko jednego modułu na raz.

    Ogólnie chodzi o to, że ten oscyloskop stoi nieużywany ze względu na to, że jest ciężki i niepraktyczny w użyciu w tej chwili. Docelowo mają go wykorzystywać studenci, a ten moduł który chcę zastąpić po prostu ma być mniejszy i bardziej mobilny. W skrócie to tyle.

    No i faktycznie kolega ma racje z tymi tętnieniami :) Jednak doświadczenie to złoto!
    No dobra, w takim razie jakie parametry da mi układ z 1 postu? (tętnienia)
  • Poziom 20  
    No w porządku, a na jaką częstotliwość odcięcia go dobrać? I ilu stopniowy?
    Powyżej częstotliwości kluczowania? czy to nie ma związku? i np im wyższa tym lepiej...
    Niestety nie znalazłem informacji w okularach :)
  • Poziom 20  
    Witam ponownie. Dziękuję za dotychczasowe odpowiedzi, okazały się bardzo przydatne - filtr pomaga :)
    Natomiast nie za bardzo wiem jak zwiększyć częstotliwość przełączania tak, żeby uzyskać 50-100kHz...
    Zmieniając Ct z 22nF na 1nF mam gdzieś tak w tych okolicach, ale wtedy nie można regulować napięcia wyjściowego. Co jeszcze trzeba zmienić?


    Poza tym myślałem nad MC34063 lub czymś podobnym. Rozwiązanie wydaje się prostsze, ale nie wiem na ile dobre. Proszę mnie poprawić jeśli się mylę, ale jeśli chciałbym wykorzystać tą kostkę to muszę dać zewnętrzny tranzystor (IRF740) i diodę na wyższe napięcie i będzie działało czy coś jeszcze? W ogóle to będzie lepsze rozwiązanie - tak?


    BTW. Mam problem z przeprowadzeniem symulacji (spice). Nawet jak przerysowalem układ z datasheetu to i tak nie otrzymuje spodziewanych wyników.

    Przetwornica 60V > +350V -150V - jaka stabilizacja?

    Tu np przerysowany step up, który powienien podnosić z 12 na 28V a tymczasem napięcie wyjściowe spada po wykładniczej...
    Jakiś pomysł?
  • Poziom 20  
    Witam po dłuższej przerwie.

    Niewyspany byłem chyba patrząc na ten schemat... no nie ważne.

    Udało mi się rozwinąć schemat o zewnętrzny tranzystor który wytrzyma napięcie D-S oraz opcjonalny filtr LC. Schemat wygląda tak:

    Przetwornica 60V > +350V -150V - jaka stabilizacja?

    Wartości elementów przybliżone kalkulatorem dostępnym tu: Kalkulator MC34063.

    Dodałem tylko potencjometr w dzielniku napięcia, żeby móc doregulować napięcie.
    Wartości elementów dla napięcia +100V (Iout=50mA, Vin=30V, F=56.67Hz):
    R1=1k
    R2=91k
    R3=180
    R4=1k
    RSC=0,875 ?
    P1=220

    CIN=100u
    COUT=470u (taki akurat mam)
    CT=0,5n (500p)
    C_filtr=100u

    L1=1,2m
    L_filtr=100u (ewentualne zwora)

    D1=1N5819
    Q1=IRF740
    IC1=MC34063

    Udało mi się zaprojektować PCB:
    Przetwornica 60V > +350V -150V - jaka stabilizacja?


    Mam natomiast kilka pytań:
    1. Jak zmiana RSC wpływa na prąd cewki? Tzn co się stanie jeśli dam za dużą wartość? Dla wartości maksymalnej wartości prądu wyjściowego 100mA prąd cewki będzie większy więc powinienem dobierać do tego prądu RSC, a jeśli prąd wyjściowy spadnie to co się będzie działo z prądem cewki? Będzie krócej narastał czy co?
    2. Czy PCB zaproponowana przeze mnie ma jakieś wady? Będę wykorzystywał takie same płytki dla 100, 225 i 350V. Czy coś niepokojącego rzuca się w oczy?
    3. No i w sumie pytanie które powinienem zadać na samym początku... Czy taki układ będzie działał? MC34063 w typowych aplikacjach podwyższa napięcie do 40V, a u mnie do 350V, czy dodanie tranzystora (IRF740), który wytrzyma napięcie wyjściowe to jedyny zabieg który wystarczy do uzyskania takich napięć?

    Pozdrawiam i dziękuję za dotychczasowe odpowiedzi.
  • Poziom 43  
    1. Nim większa wartość RSC tym mniejszy prąd cewki. Przy mniejszym prądzie po prostu ten rezystor nie wpływa na sterowanie kluczem. I tak ma być bo ten pomiar prądu to tylko taki awaryjny jest żeby nie dopuścić do nasycenia cewki i spalenia klucza.
    2. Masa trochę dziwnie puszczona.
    3. Nie będzie działać.
    3.1. Nie wysterujesz MOSFETa w takim układzie. A to dlatego że układ MC34083 nie ma wyjścia typu Push-Pull, a takie trzeba do sterowania MOSFETa. Rozładowywanie musiał by realizować rezystor R4, ale żeby to zrobić przy częstotliwości ponad 50kHz to musiał by mieć wartość mniejszą niż 100R. A to nieopłacalne ze względu na straty mocy na nim.
    3.2. Spalisz układ MC34063 i MOSFETa też łącząc pin SWC z cewką L1. Pin SWC musisz podłączyć np. do pinu IS.
  • Poziom 20  
    Zastosowanie zewnętrznego tranzystora NPN rozwiąże problem 3.1? (tak jak w nocie katalogowej MC)

    Jeśli chodzi o połączenie SWC z cewką to tak jest w nocie katalogowej, chociaż jak patrzę na schemat MC34063 to też mnie zastanawia dlaczego tak jest. A dodanie rezystora między SWC a cewkę pomoże? Albo pin 2 i tranzystor? Rozumiem, że spaliłby się układ ze względu na zbyt duże napięcie na wewnętrznym tranzystorze kluczującym - tak?

    A co do odpowiedzi nr 3. Czy ten układ w ogóle może działać w przewidziany przeze mnie sposób (tzn podnosząc napięcie do 350V) czy to w ogóle nie wykonalne? Może niepotrzebnie się męczę :)
  • Poziom 43  
    as88 napisał:
    Zastosowanie zewnętrznego tranzystora NPN rozwiąże problem 3.1? (tak jak w nocie katalogowej MC)

    Ten tak.

    as88 napisał:
    Jeśli chodzi o połączenie SWC z cewką to tak jest w nocie katalogowej, chociaż jak patrzę na schemat MC34063 to też mnie zastanawia dlaczego tak jest. A dodanie rezystora między SWC a cewkę pomoże? Albo pin 2 i tranzystor? Rozumiem, że spaliłby się układ ze względu na zbyt duże napięcie na wewnętrznym tranzystorze kluczującym - tak?

    Oni to zastosowali w przetwornicy dającej < 40V.
    I służyło to jako zabezpieczenie przed nasycaniem się wyjściowego tranzystora bipolarnego.
    Tutaj nie może tak być bo napięcie jest wyższe. Poza tym nie ma to sensu bo tranzystor wyjściowy nie jest bipolarny.

    as88 napisał:
    A co do odpowiedzi nr 3. Czy ten układ w ogóle może działać w przewidziany przeze mnie sposób (tzn podnosząc napięcie do 350V) czy to w ogóle nie wykonalne? Może niepotrzebnie się męczę :)

    Może działać.
  • Poziom 20  
    Hmmm. Jeśli dobrze rozumiem... Tranzystor bipolarny NPN z bazą na pinie 2 scalaka, emiterem na masie i kolektorem w węźle razem z cewką i diodą, a pin 1 scalaka podpięty do napięcia wejściowego (pin 6) lub tuż za rezystorem RSC (pin 7). Czy to będzie działać poprawnie czy gdzieś nie doczytałem/źle zrozumiałem?

    I ewentualnie jakbym się mcno napalił na MosFeta to czy taki sposób wysterowania będzie odpowiedni?

    Przetwornica 60V > +350V -150V - jaka stabilizacja?

    W prawym górnym rogu jest napisane GND, ale oczywiście tu byłby węzeł z cewką i diodą, a GND na dole.
  • Poziom 43  
    as88 napisał:
    Hmmm. Jeśli dobrze rozumiem... Tranzystor bipolarny NPN z bazą na pinie 2 scalaka, emiterem na masie i kolektorem w węźle razem z cewką i diodą, a pin 1 scalaka podpięty do napięcia wejściowego (pin 6) lub tuż za rezystorem RSC (pin 7). Czy to będzie działać poprawnie czy gdzieś nie doczytałem/źle zrozumiałem?

    Musiał byś narysować bo nie wiem czy się gdzieś nie zamotałem, ale wygląda na to że właśnie tak. Po prostu podłączenia jak z przykładu z datasheeta.

    as88 napisał:
    I ewentualnie jakbym się mcno napalił na MosFeta to czy taki sposób wysterowania będzie odpowiedni?

    Przetwornica 60V > +350V -150V - jaka stabilizacja?

    I tak i nie.
    Tzn. tak bo działał będzie, ale że będzie odpowiedni to bym nie powiedział. A to dlatego bo to jest już cudowanie.
    Naprawdę odpowiedni to by był np. układ UC3843. Bo ma to samo co masz tutaj + driver do sterowania MOSFETa.
    Ale jeżeli sie upierasz przy MC34063 to może być, tylko R22 musi mieć o wiele mniejszą wartość. Tak z 1k.
  • Poziom 20  
    No to wersja z tranzystorem NPN miałaby wyglądać tak:
    Przetwornica 60V > +350V -150V - jaka stabilizacja?

    A z mosfetem:

    Przetwornica 60V > +350V -150V - jaka stabilizacja?

    Z tym, że tu kolektor tranzystora sterującego mosfetem powinien chyba iść na około 15V... Może faktycznie za dużo cudowania.

    Jeśli wersja z tranzystorem bipolarnym NPN jest poprawna to zacznę budować :) Ewentualnie jaki tam tranzystor najlepiej wrzucić? (napięcie między kolektorem i emiterem 350V)
    Może być: MJE13003 tranzystor SI-N 400V, 1.5A czy szukać czegoś na wyższe napięcia na wszelki wypadek?

    Dzięki za dotychczasowe odpowiedzi kolego, bardzo mi pomagasz, a przy okazji uczę się czegoś nowego (chociaż tak na prawdę to już kiedyś przerabiałem te problemy, ale jak się nie siedzi w temacie przez cały czas o zapomina się trochę).